Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 [ 96 ] 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Главным достоинством алкатрона по сравнению с текнетроном является Значительно большая рассеиваемая мощность. Это объясняется тем, что в режиме насыщения сечение капала вблизи стока стягивается не в точку, а в линию - окружность довольно большой длины. Кроме того, в алкатроне улучшены условия теплоотвода технологическим обеспечением массивного престриктора. Однако основное назначение престриктора - не теплоотвод, а предварительное сужение (престрикцяя) канала. Для этого на престриктор, являющийся р-слоем, задается

постоянное отрицательное смешение и канал сужается за счет соответствующего Стек расширения нижнего р-п перехода. Та-

ким образом, добавление престриктора позволяет избежать трудностей, связанных с получением очень тонкого канала.

Затвор

Исток

Затвор


Канал 1

Престриктор

Рис. 5-19. Упрощенная конструкция алкатрона.


Рис. 5-20. Процесс заряда емкости затвора в алкатроне.

Анализ алкатрона практически совпадает с анализом унитрона, так как длина канала L много меньше радиуса загвора В, и потому специфика кольцевой структуры проявляется слабо. Из формулы (5-28), заменяя величину 2 на 2яВ, пешучаем:

(5-41)

Здесь величина а отсчитывается от границы престрикторного перехода, и, следовательно, является функцией напряжения Ер. Крутизна алкатрона выражается формулой (5-30).

В отношении быстродействия можно заметить следующее. В алкатроне емкость затвора заряжается пе только через продольное сопротивление канала, как в унитроне, но и по второй цепи, состоящей из емкости престриктора и п о п е-речного сопротивления канала (рис. 5-20). В реальных случаях емкость престриктора больше емкости затвора, а поперечное сопротивление канала меньше продольного. Тогда при прочих равных условиях постоянная времени затвора оказывается у алкатрона меньше, чем у двух других типов полевых транзисторов (см. 2-е изд. данной книги).

Особенности реальных приборов. До сих пор мы рассматривали только процессы в канале, пренебрегая сопротивлениями участков исток - канал и канал - сток R,. Между тем эти сопротивления могут иметь значительную величину (до 100 Ом и более) и оказывают влияние на параметры приборов. Такое влияние проще всего оценить, присоединяя Rk Rk идеальному транзистору в качестве внешних элементов (рис. 5-21).

Как видим, R играет роль сопротивления обратной связи подобно сопротивлению R в ламповом каскаде ([62], § 5-8). Поэтому по аналогии с известным в ламповой технике соотношением можно




записать лля реальной крутизны транзистора:

где 5* - крутизна, определенная без учета /? 1см. (5-30) и др.].

Постоянная времени затвора тоже изменится, так как, во-первых, заряд емкости перехода будет происходить через суммарное сопротивление + R и, во-вторых, во входной цепи действует обратная связь. Начальная скорость заряда уменьшится в отношении RJ(Rk + и). а установившееся значение f/s - в отношении S/S*.

Отсюда следует:

l+S*R (5-43)

где т* - постоянная времени, определенная в предыдущих разделах [см. (5-32) и др.].

Очевидно, что сопротивление истока следует по возможности уменьшать. Рис. 5-21. Эквивалент-

Что касается сопротивления R, то оно схема униполяр-оказываег некоторое влияние только на кру- учетомсопротшлений тизну; однако в области насыщения это влия- истока и стока, ние несущественно. Тем не менее сопротивление стока тоже стараются уменьшить, чтобы снизить рассеяние мощности в приборе и падение напряжения в нем.

Ток через затвор считается обычно равным тепловому току через запертый переход. На самом деле при работе в режиме насьш],ения {Uc > (Ус.н) ток затвора может иметь более сложную структуру.

Действительно, в горловине канала вблизи стока электрическое поле не является плоскопараллельным. Здесь электроны, а также дырки (которые всегда есть в и-канале) движутся по криволинейным траекториям; пучок дырок расширяется в направлении от стока к истоку. Следовательно, дырки имеют составляющие скорости, перпендикулярные оси канала, и частично проходят в область р-п перехода. Здесь они ускоряются и попадают на затвор. Таким образом, положительное приращение потенциала может вызвать приращение тока в направлении из затвора. Это означает отрицательное сопротивление затвора, которое в ряде случаев и наблюдается.

Важной особенностью унитронов является их обратимость: исток и сток можно поменять местами, сохранив работоспособность прибора. Однако полная симметрия нормальных и обратных характеристик не всегда имеет место из-за конструктивно-технологических различий областей стока и истока.

Наличие унитронов п- и р-типов со взаимно обратными рабочими полярностями открьшает, как и в случае биполярных транзисторов, полезные схемотехнические возможности, хотя унитроны р-типа уступают унитронам и-типа по некоторым электрическим параметрам (см. сноску на с. 284).



Унитроны, как и всякий полупроводниковый прибор, подвержены влиянию температуры: от нее зависят ток затвора, ток стока и крутизна. Функция /3 (Г) - экспоненциальная (см. § 2-6), так что при температуре 100-125 С ток /3 может быть в сотни и тысячи раз больше, чем при комнатной температуре.

Функции /с (Т) и S (Т) обусловлены зависимостями р. (Г) и Афо (Т). Роль зависимости \i (Т) очевидна из выражения (5-28), где р ]Г. Учитывая (1-32), приходим к выводу, что Ry,o ~ Т ; следовательно, ток и крутизна S уменьшаются с ростом температуры. Это имеет место практически во всех реальных приборах. Однако следует иметь в виду, что в исходных формулах (5-24) и (5-25) для ширины перехода / использовано выражение (2-12) вместо более точного (2-11), в которое входит равновесная высота барьера Афо. Последняя согласно (2-5) уменьшается с ростом температуры; вместе с нею уменьшается ширина перехода а следовательно, толщина канала а растет. Такая зависимость, как ясно из (5-28), противодействует зависимости р (Т). Анализ показы-ваег [96, 100], что при малых токах можно обеспечить постоянство тока в диапазоне температур. Условие dIJdT - О вьшолняется при следующем соотношении:

f/30-f/3 = 2/c/S0,65B. (5-44)

В последние годы к униполярным транзисторам проявляется повышенный интерес в связи с их малыми собственными шумами и высоким входным сопротивлением.

Малый уровень шумов обусловлен, с одной стороны, отсутствием инжекции и связанных с ней флуктуации (см. § 4-10), а с другой стороны, идеальной изоляцией канала от поверхности полупроводника благодаря наличию слоя пространственного заряда р-п перехода затвора.

В результате собственные шумы унитронов даже на низких частотах носят в основном тепловой характер, т. е. близки к шумам в весьма малом сопротивлении канала Rq. В этом отношении унитроны пока не имеют конкурентов среди полупроводниковых приборов.

Например, на частоте 10 Гц напряжение шумов в полосе 1 Гц может составлять всего 10 нВ при крутизне 4,5 мА/В.

Что касается входного сопротивления, то в кремниевых унитро-нах, где обратное сопротивление р-п перехода определяется током термогенерации, оно достигает при комнатной температуре 10 - 10 Ом, т. е. превьшает входное сопротивление обычных электронных ламп.

Подробное описание и анализ унитронов можно найти в работах 197, 100].

Эквивалентная схема. Аналогия между полевыми транзисторами и электронными лампами объясняет сходство их эквивалентных схем (рис. 5-22). .



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 [ 96 ] 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.